5、中断（上）

1 中断

1.1 什么是中断

中断指的是打断CPU正在执行的程序，转而去处理其他紧急的程序，在处理完毕后返回到原来被打断而暂停的程序继续的过程。

1.2 中断的作用与意义

中断具有以下的作用：

1、实时控制：用以在确定的时间内对相应的事件作出响应

2、紧急处理：检测到紧急的事件第一时间进行完成

3、数据传输：数据传输具有不确定性，不知道何时数据会进行传输

中断的意义在于高效地处理紧急的程序而不会一直占用CPU资源

1.3 中断过程

GPIO的外部中断过程路径为：GPIO引脚->AFIO（F1）/SYSCFG（F4/F7/H7）->EXTI控制器->NVIC控制器->CPU。各控制器含义如下：

AFIO：复用功能输入/输出

EXTI：外部中断/事件控制器

NVIC：嵌套向量中断控制器

外部信号从CPIO引脚进入时，首先经过AFIO模块，该模块将决定信号接下来进入哪条EXTI线；EXTI模块负责监测该信号，判定其是否有效触发了中断，当判定为真时，信号会继续进入NVIC，NVIC会判定该中断当前是否能被响应，当判定为真时，NVIC发出信号令CPU处理该中断。

2 NVIC

2.1 NVIC基本概念

Nested Vectored Interrupt Controller（NVIC），即嵌套向量中断控制器

2.2 NVIC相关寄存器

寄存器名称	位数	寄存器个数	备注
中断使能寄存器（ISER）	32	8	每个位控制一个中断
中断除能寄存器（ICER）	32	8	每个位控制一个中断
应用程序中断及复位控制寄存器（AIRCR）	32	1	位8到位10控制优先级分组
中断优先级寄存器（IPR）	8	240	8个位对应一个中断，在STM32中只使用高4位

2.3 NVIC配置过程

一、设置中断分组：确定NVIC如何分配优先级位，优先级可分为抢占优先级、响应优先级和自然优先级。其中自然优先级为硬件固定不可更改，而抢占优先级和响应优先级可被定义，各优先级重要度为：

抢占优先级>响应优先级>自然优先级

在STM32中，IPR的4个比特位被抢占优先级和响应优先级共用，设置中断分组就是设置这4个比特位的分配情况，中断分组函数原型为：

void HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup);

参数PriorityGroup用于指定优先级分组方式，可选值如下：

NVIC_PRIORITYGROUP_0 ~ NVIC_PRIORITYGROUP_4表示抢占优先级的位数从0到4，响应优先级的位数则为4到0。

二、设置中断优先级：确定抢占优先级和响应优先级的具体数值，数值越低代表优先级越高，函数原型为：

void HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t PreemptPriority, uint32_t SubPriority);

其中参数IRQn为EXTI中断通道号，PreemptPriority为抢占优先级，SubPriority为响应优先级。

三、使能中断：使能一个指定的中断通道，函数原型为：

void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn);

其中参数IRQn为EXTI中断通道号。